ما نوع أنواع الصمامات المستخدمة في صناعة النفط والغاز

أنواع الصمامات

الصمامات المستخدمة في صناعة النفط والغاز ولتطبيقات الأنابيب يمكن تصنيفها بطرق متعددة:

الصمامات حسب نوع القرص

الحركة الخطية: البوابة، والكرة الأرضية، والحجاب الحاجز، والصمامات الضاغطة، والصمامات اللاصقة

الحركة الدوارة:: صمامات الفراشة والكرة والسدادة والصمامات اللامتراكزة وصمامات الفحص المتأرجحة

ربع الدوران:: الأجهزة التي تتطلب حركة ربع دورة تقريبًا، من 0 إلى 90 درجة من الجذع للانتقال من وضع الإغلاق الكامل إلى وضع الفتح الكامل أو العكس.

أنواع صمامات النفط والغاز	صمامات الحركة الخطية	صمامات الحركة الدوارة	صمامات ربع دوران
صمام البوابة	x
صمام الكرة الأرضية	x
فحص الصمام		x
صمام الكرة		x	x
صمام الفراشة		x	x
صمام التوصيل		x	x
صمام الحجاب الحاجز	x
صمام الأمان/صمام تنفيس الضغط	x
صمام القرص	x

الصمامات حسب مادة الجسم

CAST (يتم الحصول على الجسم عن طريق صب الفولاذ). مواد الصب الأساسية للصمامات مدرجة في هذه المقالة.

FORGED (الجسم مصنوع من الفولاذ المطروق)

الصمامات حسب نوع التشغيل

دليل:: يتم تشغيل الصمام يدوياً، عن طريق الرافعات أو العجلات أو التروس;

مفعّل: يتم تشغيل الصمام عن طريق أجهزة كهروميكانيكية تسمى المشغلات التي قد تكون كهربائية أو هوائية أو هيدروليكية أو غازية على الزيت

صمام التصميم

صمام البوابة: يشيع استخدام هذا النوع في تطبيقات الأنابيب والأنابيب. الصمامات البوابية هي أجهزة ذات حركة خطية تفتح وتغلق تدفق المائع (صمام الإغلاق). لا يمكن استخدام الصمامات البوابية لتطبيقات الاختناق، على سبيل المثال، لتنظيم تدفق السوائل (يجب استخدام الصمامات الكروية أو الكروية في هذه الحالة). وبالتالي يتم فتح البوابة أو إغلاقها بالكامل (عن طريق عجلات يدوية أو تروس أو مشغلات كهربائية وهوائية وهيدروليكية)

صمام كروي: يستخدم هذا النوع من الصمامات لخنق (تنظيم) تدفق السوائل. يمكن لصمامات الكرة الأرضية أيضًا إيقاف التدفق، ولكن يفضل استخدام صمامات البوابة لهذه الوظيفة. يخلق صمام الكرة الأرضية انخفاضًا في الضغط في خط الأنابيب حيث يجب أن يمر السائل عبر ممر غير خطي.

فحص الصمام:: يستخدم هذا النوع من الصمامات لتجنب التدفق العكسي في نظام الأنابيب أو خط الأنابيب الذي يمكن أن يتلف أجهزة المصب مثل المضخات والضواغط، إلخ. عندما يكون للسائل ضغط كافٍ، يفتح الصمام؛ وعندما يعود (التدفق العكسي) عند ضغط التصميم، يغلق الصمام - مما يمنع التدفقات غير المرغوب فيها.

صمام كروي: الصمام الكروي هو صمام بربع دورة يستخدم في تطبيقات الإغلاق. يفتح الصمام ويغلق تدفق السوائل عن طريق كرة مدمجة تدور داخل جسم الصمام. الصمامات الكروية هي معيار الصناعة لتطبيقات التشغيل والإيقاف، وهي أخف وزنًا وأكثر إحكامًا من صمامات البوابة، التي تخدم أغراضًا مماثلة. والنموذجين الرئيسيين هما الطرازان الرئيسيان هما العائم والجذع (المدخل الجانبي أو العلوي)

صمام الفراشة: هذا صمام متعدد الاستخدامات وفعال من حيث التكلفة لتعديل أو فتح/إغلاق تدفق السوائل. صمامات الفراشة متوفرة بتصميم متحدة المركز أو غير متحدة المركز (مزدوجة/ثلاثية)، ولها شكل مدمج وأصبحت أكثر تنافسية من الصمامات الكروية بسبب بنائها وتكلفتها الأكثر مباشرة.

صمام التوصيل: صمام السدادة هو صمام ربع دورة لتطبيقات الإغلاق. قدم الرومان أول صمامات سدادة للتحكم في أنابيب المياه.

صمام الأمان: يحمي صمام الأمان ترتيب الأنابيب من الضغوط الزائدة الخطيرة التي قد تهدد حياة الإنسان أو الأصول الأخرى. وبشكل أساسي، يطلق صمام الأمان الضغط عندما تتجاوز القيمة المحددة.

صمام التثبيت: يمكن استخدام هذا النوع من صمامات الحركة الخطية في تطبيقات الاختناق والإغلاق في تطبيقات الأنابيب التي تتعامل مع المواد الصلبة والعجائن والسوائل الكثيفة. يتم تجهيز صمام القرص بأنبوب قرص لتنظيم التدفق.

صمامات التحكم:: هذه صمامات لأتمتة العمليات البتروكيماوية المعقدة.

مدرب Y-STRAINERس:: على الرغم من أن مصافي Y ليست صمامًا بشكل صحيح، إلا أن لها وظيفة حيوية تتمثل في تصفية الحطام وحماية المعدات النهائية التي قد تتلف بطريقة أخرى

أحجام الصمامات

للتأكد من أن الصمامات من مختلف المصنعين قابلة للتبديل، تم توحيد الأبعاد المتقابلة وجهاً لوجه للأنواع الحرجة من الصمامات من خلال مواصفات ASME B16.10.

ASME B16. 34: الامتثال للصمامات

The ASME valve B16.34 is a globally accepted standard for design, manufacture, and test valves used in the oil and gas industry. ASME B16.34 is also mentioned in the more general ASME specification ASME B31.1, “Power Piping Design.

واعتبارًا من عام 1988، تم تعديل نطاق هذه المواصفة القياسية لتشمل الصمامات ذات الأطراف الملولبة والملحومة وكذلك الصمامات ذات الشفاه.

يتوافق الصمام مع ASME B16 عندما:

• جسم الصمام ومضخم الصوت؛ مواد الهيكل تفي بمعايير مواد ASME و ASTM للكيمياء والقوة
• الهيكل والأمبير؛ تتم معالجة مواد الهيكل بالحرارة لضمان بنية حبيبية مناسبة ومقاومة التآكل والصلابة.
• سماكة جدار الهيكل والمكونات الأخرى المحتوية على الضغط تفي بالقيم الدنيا للمعيار ASME B16.34 المحدد لكل فئة ضغط.
• تتوافق التوصيلات الطرفية NPT وSW مع ASME B1.20.1 أو ASME B16.11.
• القضبان محملة داخلياً ومقاومة للانفجار.
• يجب أن تكون جميع المسامير من درجة ASTM مع التحكم في الحد الأقصى للإجهاد المطبق وفقًا للمعيار B16.34.
• يتم اختبار كل صمام على الغلاف عند 1,5 أضعاف الضغط المقدر لمدة اختبار محددة.
• يتم اختبار كل صمام للكشف عن تسرب المقعد في كلا الاتجاهين لمدة اختبار محددة.
• Each valve is permanently tagged with materials of construction, operating limits, and the manufacturer’s name.

صمامات التحكم

يتم استخدام صمام التحكم في صناعة النفط والغاز لتنظيم معدل تدفق السوائل في خط أنابيب أو عملية ما (ومعلمات العملية ذات الصلة مثل الضغط ودرجة الحرارة والمستوى) وفقًا لإشارات تدار بواسطة وحدة تحكم. يعد دور صمام التحكم في التدفق في عملية البتروكيماويات المعقدة أمرًا حيويًا، حيث يجب أن تخضع الحلقات المتعددة المشاركة في العملية لتحكم صارم وديناميكي لضمان أن العملية، بشكل عام، تعمل كما هو متوقع وتنتج النتيجة المرجوة من حيث الكمية والجودة والوقت.

تزايد استخدام صمامات التحكم في التدفق في السنوات الأخيرة بسبب تزايد أتمتة العمليات في معظم الصناعات.

تُستخدم هذه الصمامات في أنظمة الري، ومحطات معالجة المياه، ومحطات النفط والغاز، وتوليد الطاقة، وأنظمة الوقاية من الحرائق، وصناعات معالجة الأغذية من خلال تبسيط الاستجابة للتغيرات في العمليات وتوفير المزيد من السلامة الممتازة للأفراد والمعدات.

يمكن أن يكون لصمام التحكم في التدفق المستخدم في صناعة النفط والغاز شكل كرة أرضية أو فراشة أو كرة، وهو متوفر بدرجات وأحجام مختلفة من المواد. النوع الأكثر استخدامًا من المشغلات هو المشغلات التي تعمل بالهواء، حيث أنها تنطوي على معدات مساعدة أقل (مثل الكابلات والمفاتيح الكهربائية) من المشغلات الأخرى.

يتم فتح الصمام وإغلاقه وتنظيمه تحت التأثير المشترك لوحدة تحكم إلكترونية، وجهاز تحكم في الموضع، ومشغل الصمام (الذي يمكن أن يكون كهربائيًا أو هوائيًا أو هيدروليكيًا).

يفتح المشغِّل صمام التحكم ويغلقه استجابةً للتغيرات في معلمات العملية الحاسمة، مثل الضغط والمستوى ودرجة الحرارة والتدفق. ومن خلال هذا الإجراء، يتم الحفاظ على معلمات العملية ضمن النطاق المستهدف المطلوب لضمان عمل العملية، ككل، كما هو متوقع وإنتاج منتج نهائي بالكمية والجودة المطلوبة.

التدفق صمام التحكم المكوّنات

المكونات الرئيسية لصمام التحكم هي:

جسم الصمام:: حيث يوجد عنصر التعديل ويعمل.

جهاز تحديد المواقع هو العنصر الذي يتحكم في درجة فتح الصمام ويتم تركيبه على جسم الصمام.

المشغل:: هو الجهاز الذي يحرك عنصر التعديل في الصمام أو القرص أو الجذع.

مشغلات صمامات التحكم المنخفضة

The selection of actuators is based on the rod’s required thrust and the valve’s movement.

يجب على المهندسين تحديد ما إذا كان المشغل التخطيطي أو المشغل المكبسي هو النوع الأنسب. المشغلات هي مصدر الطاقة الأساسي لتحريك عنصر التحكم في التدفق ووضعه داخل جسم الصمام.

تتوفر أنواع مختلفة، بما في ذلك المشغلات الهوائية والكهربائية والهيدروليكية والكهربائية الهيدروليكية واليدوية. المشغلات الهوائية هي الأكثر استخدامًا في تطبيقات التحكم.

لأكثر من قرن من الزمان، اعتُبرت ثلاثة أنواع من المشغلات الهوائية هي المعيار القياسي للتحكم الآلي: المكبس، والنابض والحجاب الحاجز، والريشة الدوارة. يمكن تكييف النوعين الأولين للاستخدام على الصمامات الجذعية الدوارة أو الجذعية المنزلقة؛ ويستخدم النوع الأخير فقط على الصمامات الدوارة.

التدفق صمام التحكم الإكسسوارات

عادةً ما يعتمد اختيار الملحقات مثل أجهزة تحديد الموضع، ومحولات الطاقة، والمعززات، وصمامات الملف اللولبي، ومفاتيح التبديل الحدية، والعجلات اليدوية وأجهزة إيقاف الحركة، وأجهزة الإيقاف، والمنظمات، وخطوط النقل، على المواصفات الهندسية.

التكلفة عامل مهم في اختيار المواد.

لا تساهم تكلفة المواد بالدولار لكل رطل بالدولار فقط ولكن أيضًا تكلفة التركيب والفحص في تكلفة إلغاء تركيب الصمام. لا يشمل سعر التركيب تكلفة التركيب فحسب، بل يشمل أيضًا تكلفة أي تلف ناتج عن التركيب غير السليم ورسوم الفحص.

ويشمل هذا الأخير عناصر مثل التحليل الكيميائي للمواد، والفحص الإشعاعي والسطحي للمسبوكات واللحامات، والتحقق من أن الصمام المركب موجه بشكل صحيح.

يعتمد اختيار النوع المناسب أو الأمثل من صمام التحكم على الدراسة الخاصة لنظام الأنابيب وحالة السائل الخاص به. ومع ذلك، يجب أن يكون حجم صمام التحكم بحيث يكون انخفاض الضغط من خلاله وليس انخفاض ضغط الأنبوب هو الذي يتحكم في التدفق.

جميع الصمامات، بما في ذلك صمامات التحكم في البخار، مصممة لتلبية معيار التسرب الداخلي المقبول (FCI / ANSI). كلما زادت التسريبات، انخفض معدل التسرب الداخلي المسموح به.

سيكون لصمام الفئة I أعلى معدل تسرب داخلي وأقل تكلفة بشكل عام، في حين أن صمام الفئة السادسة سيكون له أقل معدل تسرب داخلي مسموح به. يجب تحديد صمامات البخار بحيث يكون معدل التسرب من الفئة الرابعة على الأقل. سيحافظ صمام التحكم بالبخار من الفئة الرابعة على عمر طويل.

أنواع صمامات التحكم في التدفق

يمكن تصنيف صمامات التحكم إلى نوعين رئيسيين بناءً على حركة الساق:

الحركة الخطية/الترددية: صمامات التحكم الكروية (المستقيمة، والزاوية، و3 اتجاهات)، والحجاب الحاجز وصمامات التحكم بالقرص.

جذع دوار:: أنواع صمامات التحكم الكروية والفراشة والقفازات. يمكن أن تكون صمامات التحكم الكروية إما أحادية أو مزدوجة المقاعد.

يجب على مهندسي العمليات مراعاة العديد من العوامل لاختيار صمام التحكم المناسب. وفيما يلي المعايير العامة التي يجب مراعاتها للاختيار:

نوع التحكمدرجة القوة؛ درجة الإغلاق.

انخفاض الضغط المسموح بهدرجة الحرارة التصميمية؛ الضغط التصميمي.

تآكل السوائلخواص تآكل السوائل؛ خصائص تآكل السوائل؛ خصائص أخرى، مثل القشور أو فحم الكوك.

تشمل الخصائص الكامنة في الصمام Cv: درجة الخطر من التسرب؛ حفظ الحرارة أو البرودة؛ التكلفة.

نظرًا لأن معايير التصميم معروفة، يمكن لمهندسي العمليات اختيار النوع الصحيح من صمام التحكم والمعدات ذات الصلة، وكذلك مادة الصمام نفسه.

الخطوة التالية هي إنشاء مواصفات مفصلة وإنشاء مواصفات شراء تصف الصمام للموردين.

يجب أن تحتوي المواصفات، كحد أدنى: وصف لنوع صمام التحكم (دوارة، انزلاقية)؛ التجويف وتصنيف الضغط؛ الوصلات الطرفية؛ نوع الوصلات في الجسم؛ مواصفات المواد لمكونات الجسم والتشطيبات وموانع التسرب والبراغي؛ متطلبات جهاز تحديد الموضع وجهاز التحكم؛ إشارة إلى معيار التصميم الصناعي لنوع الصمام. وبوجه عام، يساعد النظام المحوسب المهندسين على تحديد صمام التحكم الأنسب وخصائصه بناءً على معايير العملية.